旋转电机的制作方法

本发明涉及转子设有多个相对于定子的转矩产生面的旋转电机。

背景技术：

专利文献1公开了一种旋转电机，其具备：环状的定子，其具有环向卷绕有电枢绕组的定子铁芯；径向转子，其在径向上的内侧与定子相对；以及2个轴向转子，其分别在旋转轴的轴线方向的一侧和另一侧与定子相对，转子相对于定子的转矩产生面为3面。

专利文献1公开的旋转电机的径向转子和2个轴向转子分别在周向上按规定的间隔配置有永久磁铁。该旋转电机通过在定子中产生的旋转磁场与径向转子和2个轴向转子的永久磁铁的励磁磁通的相互作用使径向转子和2个轴向转子产生转矩。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2010-226808号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在专利文献1公开的旋转电机中，为了在径向转子和2个轴向转子中形成磁极而使用永久磁铁。因此，在径向转子和2个轴向转子中设置的永久磁铁使用可采储量少而采掘场所分布不均的稀土类磁铁的情况下，有可能使材料成本增加，或者无法确保稳定的资源供给。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种在成本方面和资源供给方面良好，能通过增大转子的磁动势而提高转矩密度的旋转电机。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明是一种旋转电机，具备：定子，其在线圈通电时产生磁通；以及转子，其在上述磁通通过时发生旋转，其中，上述定子具有：环状的定子铁芯，其具有在周向上按规定的间隔配置的多个定子齿；以及电枢线圈，其卷绕在上述环状的定子铁芯的相邻的定子齿之间且被卷绕成圆环形，上述转子具有：转子铁芯，其具有在上述定子铁芯的轴向的两面侧与上述定子齿相对的转子齿以及在上述定子铁芯的径向的内面侧与上述定子齿相对的转子齿；感应线圈，其卷绕于上述转子齿，通过由上述定子侧产生的磁通的交链引起感应电流；以及励磁线圈，其卷绕于上述转子齿，在上述感应电流通电时产生磁场，上述转子铁芯在轴向上面对上述定子铁芯的面的相反侧具有一对外侧面，上述励磁线圈折回到上述一对外侧面中的任意一个外侧面侧，在上述一对外侧面中的任意一个上设有用于卷绕折回到上述外侧面侧的励磁线圈的励磁用转子齿，在上述旋转电机中配置有励磁用定子，上述励磁用定子面对折回到上述外侧面侧的励磁线圈，产生与上述励磁线圈交链的磁场。

发明效果

根据本发明，能提供一种在成本方面和资源供给方面良好，能通过增大转子的磁动势而提高转矩密度的旋转电机。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的图，是示出旋转电机的整体构成的立体图。

图2是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的图，是用通过旋转轴的平面切断后的旋转电机的截面图。

图3是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的图，是定子的立体图。

图4是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的图，是定子铁芯的立体图。

图5是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的图，是定子铁芯的分解立体图。

图6是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的图，是示出定子铁芯的连结结构的立体图。

图7是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的图，是电枢线圈的立体图。

图8是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的图，是示出电枢线圈的连线结构的一个例子的立体图。

图9是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的图，是示出定子的磁通分布的图。

图10是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的图，是转子的立体图。

图11是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的图，是转子铁芯的立体图。

图12是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的图，是感应线圈的立体图。

图13是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的图，是励磁线圈的立体图。

图14是示出本发明的一个实施方式的旋转电机的励磁用定子的立体图。

附图标记说明：

1：旋转电机；100、300：定子；110、310：定子铁芯；120、320：定子磁轭；130、330：定子齿；131、331：第1定子齿；132、332：第2定子齿；133、333：第3定子齿；140：电枢线圈(线圈)；200：转子；210：转子铁芯；210A：第1转子铁芯；210B：第2转子铁芯；211B、212B：外侧面；230：转子齿；231：第1转子齿(在定子铁芯的轴向上的两面侧与定子齿相对的转子齿)；232：第2转子齿(在定子铁芯的轴向的两面侧与定子齿相对的转子齿)；233：第3转子齿(在定子铁芯的径向的内面侧与定子齿相对的转子齿)；241：励磁用转子齿；400：励磁用定子；402：直流线圈；F：励磁线圈；I：感应线圈。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。图1～图14是说明本发明的一个实施方式的旋转电机的图。

(旋转电机的概要构成)

在图1、图2中，旋转电机1具备：定子100，其通过对线圈的通电而产生磁通；以及转子200，其由于磁通的通过而发生旋转。转子200配置在定子100的旋转轴1C侧。旋转轴1C是转子200的旋转中心线。

另外，旋转电机1在旋转轴1C上具备轴20。轴20固定于转子200的内周部，与转子200一体旋转。

在此，在图1、图2、图3、图4、图5、图6、图8、图10、图11、图14中，将旋转电机1的轴向上的一侧设为附图的下侧，将旋转电机1的轴向上的另一侧设为附图的上侧，对旋转电机1进行图示。

如在后面详细说明的那样，旋转电机1利用对定子100的电枢线圈140通电而产生的旋转磁场使转子200的感应线圈I产生感应电流。然后，旋转电机1将该感应电流作为励磁电流对转子200的励磁线圈F通电，由此使转子200发挥作为电磁铁的功能，产生转矩。这样，旋转电机1构成为无磁铁的自励式绕组励磁形同步电动机。

(定子)

在图1至图3中，定子100具备环状的定子铁芯110以及卷绕于该定子铁芯110的电枢线圈140。定子铁芯110包括形成为与旋转轴1C同心的圆环状的高磁导率的磁性材料。

如图4所示，定子铁芯110包括环状的定子磁轭120以及在周向上按规定间隔设于该定子磁轭120的多个定子齿130。定子磁轭120的截面形成为矩形的截面形状。

定子齿130设为从定子磁轭120的表面向旋转电机1的轴向的两侧和径向的内周面侧突出，从旋转电机1的轴向看来为梯形，并且，如图2所示，旋转电机1的周向的截面形成为コ字型的形状。12个定子齿130在周向上按规定间隔设于定子磁轭120。

具体地说，定子齿130具有第1定子齿131、第2定子齿132和第3定子齿133。第1定子齿131设于定子磁轭120上的旋转电机1的轴向上的一侧，从该定子磁轭120向旋转电机1的轴向上的一侧突出。

第2定子齿132设于定子磁轭120上的旋转电机1的轴向上的另一侧，从定子磁轭120向旋转电机1的轴向上的另一侧突出。第3定子齿133设于定子磁轭120上的旋转电机1的内周面侧，从定子磁轭120向旋转电机1的内周面侧突出。

本实施方式的定子100具备用于将定子100装配到未图示的电动机箱体的块状构件135。块状构件135包括例如不锈钢、铝等非磁性材料。在块状构件135的径向外侧的端部形成有螺钉贯通孔135a。

在本实施方式中，能使未图示的螺钉通过块状构件135的螺钉贯通孔135a，将该螺钉直接固定到设于未图示的电动机箱体的内壁的托架、电动机箱体的内壁，从而将定子100固定于电动机箱体。

另外，如图4至图6所示，在定子100中，定子铁芯110是被分别分割为定子磁轭120、定子齿130以及块状构件135的结构。

具体地说，如图5和图6所示，定子磁轭120包括在定子磁轭120的周向上分割成的12个分割磁轭121。各分割磁轭121在周向的一侧和另一侧的端部分别形成有切口部121a和切口部121b。切口部121a和切口部121b的切口方向与旋转电机1的轴向相反。

分割磁轭121的切口部121a与在周向上相邻的分割磁轭121的切口部121b嵌合。此时，如图5所示，在切口部121a与切口部121b之间，在旋转电机1的轴向上形成有规定的间隙121c。

在该规定的间隙121c中嵌合有块状构件135。如图2所示，规定的间隙121c位于定子磁轭120的轴向的中央部。在此，定子磁轭120的轴向的中央部与其它部分相比对磁回路的影响小(参照图9)。

由此，即使是在规定的间隙121c中嵌合有块状构件135的情况下，也能将对磁回路的影响抑制为最小限度。因此，能不使旋转电机1的性能降低而将定子100固定于电动机箱体。

另外，在分割磁轭121的切口部121a和切口部121b中分别形成有供螺钉136通过的贯通孔121d、121e。

而且，在块状构件135的径向上的内侧的端部形成有供螺钉136通过的贯通孔135b。螺钉136包括例如不锈钢、铝等非磁性材料。

如图5和图6所示，定子齿130的截面形成为コ字型，第1定子齿131、第2定子齿132以及第3定子齿133形成为一体。

定子齿130从径向内侧嵌合于将在周向上相邻的分割磁轭121的切口部121a和切口部121b嵌合而成的连结部分。由此，在周向上相邻的分割磁轭121的连结部分会位于定子齿130的内部。因此，能避免分割磁轭121的连结部分与电枢线圈140的干扰。

在定子齿130的第2定子齿132中形成有供螺钉136通过的贯通孔132a。另外，在定子齿130的第1定子齿131中形成有紧固孔131a，螺钉136紧固于紧固孔131a。

按以下顺序制作这样构成的定子铁芯110。即，首先，在相邻的分割磁轭121的切口部121a和切口部121b嵌合的状态下将块状构件135从定子铁芯110的径向外侧插入间隙121c。

然后，使定子齿130从径向内侧嵌合于在周向上相邻的分割磁轭121的切口部121a和切口部121b嵌合而成的连结部分。

然后，使螺钉136通过贯通孔132a、121d、135b、121e而紧固于紧固孔131a，由此，在定子齿130和块状构件135成为一体的状态下在周向上相邻的分割磁轭121彼此连结。

对其它分割磁轭121依次进行这样的连结作业，从而形成环状的定子铁芯110。此外，每当将在周向上相邻的分割磁轭121彼此连结时，就将电枢线圈140在预先成型为环向卷绕的形状的状态下装载于定子磁轭120。然后，当全部的分割磁轭121被环状连结时，会形成如图3所示的定子100。

根据本实施方式，用于将定子100装配于未图示的电动机箱体的块状构件135包括非磁性材料，因此能在磁隔断的状态下将定子100装配于电动机箱体。由此，例如能抑制漏磁通的发生等。

如图1、图3和图7所示，电枢线圈140将定子铁芯110的相邻的定子齿130之间作为槽而环向卷绕于环状的定子磁轭120(参照图4)。环向卷绕是使绕组141交替通过定子磁轭120的环的内侧和外侧而绕着定子磁轭120卷绕的方法。

如图7所示，在本实施方式中，电枢线圈140在预先成型为环向卷绕于定子磁轭120的形状的状态下，被装载于定子磁轭120的分割磁轭121(参照图6)。在电枢线圈140被装载于定子磁轭120的分割磁轭121后，将在周向上相邻的其它分割磁轭121与定子齿130一起连结到该分割磁轭121。由此，如图3所示，电枢线圈140成为环向卷绕于定子铁芯110的槽的状态。

这样，在本实施方式中，不需要将电枢线圈140直接卷绕于定子磁轭120，因此电枢线圈140的绝缘性和定子100的组装性提高。

电枢线圈140配置在定子齿130和在周向上与该定子齿130相邻的定子齿130的中间位置之间。电枢线圈140与三相交流中的U相、V相、W相中的任意一个对应。

在周向上隔着定子齿130相对的1对电枢线圈140的卷绕方向和通电方向设定为，使得在从一方电枢线圈140产生的磁通与从另一方电枢线圈140产生的磁通中，磁通的方向在周向上为相反的方向。

由此，例如在一方电枢线圈140为U+相，另一方电枢线圈140为U-相的情况下，从一方电枢线圈140和另一方电枢线圈140产生朝向定子齿130的磁通。

在图7中，电枢线圈140的绕组141包括截面为长方形的平角线。在电枢线圈140中，将该绕组141在用扁立(edgewise)绕法环向卷绕的状态下卷绕于定子铁芯110的定子磁轭120。扁立绕法是指，使绕组141的短边在旋转电机1的径向内侧和外侧与定子磁轭120相对，纵向卷绕绕组141的方法。

由此，在绕组间距方向上相邻的绕组141彼此以长边进行面接触，因此能维持与电流相应的截面积并能使匝数增加，因此能使电枢线圈140的填充系数提高，能使定子100的磁动势增大。

另外，由于在绕组间距方向上相邻的绕组141彼此以长边进行面接触，因此在绕组141之间能以大面积均匀地进行热传导。由此，热传导分散，能提高散热性。

另外，能将绕组141的成为线头或者线尾的两端部141A、141B配置在定子100的外周侧的同一面，因此能容易进行多个电枢线圈140的连线。

例如，如图8所示，将电枢线圈140的绕组141的两端部141A、141B连接到包括导电性构件的环状的连线用圈150的内周面，由此能使电枢线圈140的连线变得容易。绕组141的两端部141A、141B与连线用圈150的内周面的连接方法能采用例如焊接、熔敷等。

另外，例如也可以将雌连接器或者雄连接器中的一方装配于绕组141的两端部141A、141B，将雌连接器或者雄连接器中的另一方设于连线用圈150的内周面，用这些雌连接器和雄连接器进行电枢线圈140的连线。在这种情况下，优选雌连接器和雄连接器是从旋转电机1的轴向嵌合的结构。这样，通过使用雌连接器和雄连接器，能更简单地进行电枢线圈140的连线。

连线用圈150与未图示的电动机箱体成为一体，或者嵌入电动机箱体的内壁面而被固定。由此，能抑制电动机箱体大型化。

(定子的磁通分布)

图9是示出通过电磁场解析得到的定子100的磁通分布的图。在图9中，为了便于说明而将定子铁芯110和转子200记为直线状。另外，在图9中，不区分第1定子齿131、第2定子齿132或者第3定子齿133，仅表示为定子齿130。此外，图9示出将V相的电流振幅设为基准值的1，将U相、W相的电流振幅值分别设为-0.5而进行通电的情况下的解析结果。

在图9中，当隔着定子齿130在周向上相邻的一对电枢线圈140中的一方为V+相而另一方为V-相时，从该一对电枢线圈140产生的磁通朝向被一对电枢线圈140夹着的定子齿130，在定子齿130中发生会聚。然后，由定子齿130产生的磁通的方向变为与定子磁轭120正交的方向，从定子齿130趋向转子200。

然后，趋向转子200的磁通的一部分通过转子200的后述的转子铁芯210之后，趋向被W+相和W-相的一对电枢线圈140夹着的定子齿130。另外，趋向转子200磁通的剩余部分通过转子200的后述的转子铁芯210之后，趋向被U+相和U-相的一对电枢线圈140夹着的定子齿130。

这样，在定子齿130与转子200相对的面中，构成由电枢线圈140产生的磁通的磁回路。旋转电机1将定子齿130和转子200相对的面作为转矩产生面。

因此，转矩产生面越多，越能有效利用由电枢线圈140产生的磁通来提高转矩密度。转矩密度意味着每单位体积的转矩的大小。

转子200具备包括旋转电机1的轴向的两面侧和内周面侧的3面的转矩产生面，提高了转矩密度。这样，转矩产生面变多，由此能使旋转电机1小型化并产生高转矩，因此能特别适合用作搭载于混合动力汽车等的旋转电机。

(转子)

在图1、图2、图10、图11中，转子200具备转子铁芯210、感应线圈I以及励磁线圈F。

转子铁芯210具有：圆盘形状的2个圆盘部211、212；以及圆筒形状的圆筒部213，其在该圆盘部211、212的内延部中连接圆盘部211和圆盘部212。

圆盘部211、212配置在与旋转轴1C正交的平面上，从而分别从旋转电机1的轴向上的一侧和另一侧覆盖定子铁芯110。在圆筒部213的径向的中心部形成有嵌入孔213A。嵌入孔213A在旋转电机1的轴向上贯通圆筒部213。在该嵌入孔213A中嵌入有轴20。

圆筒部213配置在定子铁芯110的径向内侧。转子铁芯210包括高磁导率的磁性材料。

这样，转子铁芯210形成为在圆筒部213的轴向的两端具有法兰的线轴型的形状，从而在定子100的轴向的两面侧和径向的内面侧这3面中与定子100相对。换言之，转子铁芯210成为使由2个圆盘部211、212和圆筒部213形成的コ字的截面形状以嵌入孔213A为中心环状地连续的形状，从内周侧向外周侧覆盖定子铁芯110。

另外，转子铁芯210在周向上的相同位置具备第1转子齿231、第2转子齿232和第3转子齿233。该第1转子齿231、第2转子齿232和第3转子齿233在与定子100的第1定子齿131、第2定子齿132和第3定子齿133之间分别形成有转矩产生面。

第1转子齿231设于圆盘部211的轴向上的另一侧的面211A，从圆盘部211朝向定子铁芯110向轴向上的另一侧突出。该第1转子齿231与第1定子齿131隔开规定的气隙在轴向上相对。

第2转子齿232设于圆盘部212的轴向上的一侧的面212A，从圆盘部212朝向定子铁芯110向轴向上的一侧突出。该第2转子齿232与第2定子齿132隔开规定的气隙在轴向上相对。

第3转子齿233设于圆筒部213的外周面，即设于圆筒部213的径向外侧的面，从圆筒部213朝向定子铁芯110向径向的外侧突出。该第3转子齿233与第3定子齿133隔开规定的气隙在径向上相对。

第1转子齿231的径向上的内侧端部与第3转子齿233的轴向上的一侧的端部连续。另外，第2转子齿232的径向上的内侧端部与第3转子齿233的轴向上的另一侧的端部连续。

这样，转子铁芯210成为第1转子齿231与后述的第1转子铁芯210A侧的第3转子齿233连续的一体结构，成为第2转子齿232与后述的第2转子铁芯210B侧的第3转子齿233连续的一体结构。因此，在如后述那样分割结构的转子铁芯210中，在将第1转子铁芯210A和第2转子铁芯210B紧固时，第1转子齿231、第2转子齿232和第3转子齿233被一体化而形成1个转子齿230。在转子铁芯210上按等间隔在周向上设有多个转子齿230。

另外，转子铁芯210在定子铁芯110的轴向上面对定子铁芯110的面的相反侧具有一对外侧面211B、212B。即，转子铁芯210在圆盘部211中的与轴向上的另一侧的面211A为相反侧的轴向上的一侧具有外侧面211B。另外，转子铁芯210在圆盘部212中的与轴向上的一侧的面212A为相反侧的轴向上的另一侧具有外侧面212B。

在外侧面211B上，设有从圆盘部211向轴向的一侧突出的励磁用转子齿241。在转子铁芯210的周向上按规定间隔设有8个励磁用转子齿241。另外，励磁用转子齿241与第1转子齿231设置在周向上相同的位置。

在励磁用转子齿241上，如后述那样卷绕有折回到转子铁芯210的外侧面211B侧的励磁线圈Fi。在此，折回到转子铁芯210的外侧面211B侧的励磁线圈Fi如后述那样，是指励磁线圈F中的折回到外侧面211B侧的部分。

这样构成的转子铁芯210被固定于轴20，能一体旋转。具体地说，旋转电机1具备保持圈4B，该保持圈4B嵌入或者螺合于轴20，由此将转子铁芯210固定于轴20。

另外，在转子铁芯210的嵌入孔213A的内周部和轴20的外周部中分别形成有未图示的键槽。通过将键插入键槽来防止转子铁芯210相对于轴20发生转动，从而能一体旋转。

另外，在本实施方式中，为了便于进行将定子100组装到转子200的作业，将转子铁芯210设为分割结构。

具体地说，如图11所示，转子铁芯210在轴向的中间位置被分割为轴向上的一侧的第1转子铁芯210A和轴向上的另一侧的第2转子铁芯210B。因此，第3转子齿233被分割给了第1转子铁芯210A侧和第2转子铁芯210B。

另外，在第2转子铁芯210B中，绕着嵌入孔213A形成有4个供未图示的紧固用螺钉通过的贯通孔216，在第1转子铁芯210A中，绕着嵌入孔213A形成有4个未图示的紧固孔，通过贯通孔216后的紧固用螺钉紧固于上述紧固孔。

由此，以在轴向上夹着定子铁芯110的方式将分割开的第1转子铁芯210A和第2转子铁芯210B连结起来，利用4个未图示的紧固用螺钉对第1转子铁芯210A和第2转子铁芯210B进行紧固，由此能组装旋转电机1。

上述贯通孔216和紧固孔是绕着对磁回路影响小的作为转子铁芯210的内径部的嵌入孔213A形成的，因此不会使旋转电机1的性能恶化，提高了旋转电机1的组装性。

另外，上述紧固用螺钉的材质优选使用例如不锈钢等非磁性体材料。由此，能确保旋转电机1的机械强度，并且能抑制对磁回路的影响所导致的性能恶化。

另外，转子铁芯210采用如上所述的分割结构，由此，定子铁芯110也能采用非分割结构的一体型(整块)的环状结构。一体型的定子铁芯110比分割结构的情况下强度良好，对作用于定子铁芯110的励磁振动具有足够的抗性。在采用非分割结构的一体型定子铁芯110的情况下，能在配置有感应线圈I和励磁线圈F的状态下在轴向上夹着定子铁芯110并连结从而组装旋转电机1。

(感应线圈，励磁线圈)

如图10、图12和图13所示，感应线圈I的绕组Iw和励磁线圈F的绕组Fw包括用绝缘材料包覆截面形状为长方形的铜线而成的平角线。感应线圈I和励磁线圈F是将其绕组Iw、Fw绕成α卷而构成的。在此，α卷是使绕组Iw、Fw的线头和线尾朝向外侧同时卷绕的方法。

这样绕成α卷的感应线圈I和励磁线圈F不会使绕组Iw、Fw的线头侧的端部留在内部，因此提高了填充系数，绕组Iw、Fw的两端部配置在感应线圈I和励磁线圈F的外部，因此能容易地进行连线。

在本实施方式中，感应线圈I的绕组Iw在绕组间距方向上卷绕成2列，绕组Iw的第1列的端部和第2列的端部向转子200的同一面侧引出。在此，与定子铁芯110相对的一侧的绕组Iw是第1列的绕组Iw，与励磁线圈F相对的一侧的绕组Iw是第2列的绕组Iw。

另外，励磁线圈F的绕组Fw在绕组间距方向上卷绕成2列，绕组Fw的第1列的端部和第2列的端部向转子200的同一面侧引出。在此，与感应线圈I相对的一侧的绕组Fw是第1列的绕组Fw，与转子铁芯210相对的一侧的绕组Fw是第2列的绕组Fw。

在这样绕成α卷的感应线圈I和励磁线圈F中，绕组Iw、Fw的端部向转子200的同一面侧引出，由此能在同一个面进行连线，因此能容易地进行连线。

另外，感应线圈I和励磁线圈F是使包括平角线的绕组Iw、Fw的短边与磁通的产生方向垂直地卷绕而成的。

由此，能使与转子铁芯210所交链的磁通正交的绕组Iw、Fw的截面积变小，能减少在该绕组Iw、Fw内产生的涡流损耗。

而且，感应线圈I和励磁线圈F形成为将绕成α卷的绕组Iw、Fw折弯成コ字型的形状。

具体地说，励磁线圈F以沿着コ字型的转子铁芯210的内侧的面并且绕着转子齿230的基端部的方式折弯成コ字型。另外，励磁线圈F的一部分折回到转子铁芯210的外侧面211B侧。

即，励磁线圈F中的第2列的绕组Fw折回到转子铁芯210的外侧面211B侧。第2列的绕组Fw在旋转电机1的轴向上的一侧从转子铁芯210的径向上的内侧向外侧延伸，在其径向上的外侧向径向上的内侧折回。

这样，励磁线圈F包括：未折回到转子铁芯210的外侧面211B侧的コ字型的部分；以及折回到转子铁芯210的外侧面211B侧的部分。以下，将未折回到转子铁芯210的外侧面211B侧的コ字型的部分称为“励磁线圈Ff”，将折回到外侧面211B侧的部分称为“励磁线圈Fi”。

另一方面，感应线圈I以沿着コ字型的励磁线圈F的内侧的面并且绕着转子齿230的顶端部的方式折弯成コ字型。

这样，感应线圈I和励磁线圈F对同一个转子齿230分层配置，使得在该转子齿230的顶端部侧和基端部侧分别配置有感应线圈I和励磁线圈F。因此，感应线圈I配置在转子齿230的比励磁线圈F靠定子100侧的位置。

这样构成的感应线圈I在由电枢线圈140产生旋转磁场时，通过由定子100侧产生的磁通的交链而引起感应电流。

另外，折回到转子铁芯210的外侧面211B侧的励磁线圈Fi通过由后述的励磁用定子400产生的磁通的交链而引起感应电流。

(励磁用定子)

如图1、图2和图14所示，在旋转电机1中，以与折回到转子铁芯210的外侧面211B的励磁线圈Fi相对的方式配置有环状的励磁用定子400。励磁用定子400用于产生与折回到转子铁芯210的外侧面211B的励磁线圈Fi交链的磁场。

在此，在旋转电机1的转速低的低旋转区域中，从定子100的电枢线圈140与转子200的感应线圈I交链的后述的3次时间谐波的磁通的变动速度降低，因此感应线圈I的感应电压减小。由此，在旋转电机1的低旋转区域中，感应线圈I中引起的感应电流减少，在励磁线圈F中流通的励磁电流也减少。其结果是，由转子200产生的磁场变小，导致在定子100与转子200之间的转矩发生面上产生的旋转转矩减少。

因此，在本实施方式中，为了使得在如上所述的旋转电机1的低旋转区域中旋转转矩也不会减少，除了由感应线圈I产生的感应电流以外，还能从外部对励磁线圈F提供感应电流。即，本实施方式的旋转电机1具备用于使折回到转子铁芯210的外侧面211B侧的励磁线圈Fi引起感应电流的励磁用定子400。

如图2所示，励磁用定子400的径向的内周部通过滚珠轴承25支撑于轴20。另外，励磁用定子400的径向的外周部被直接固定于设置在未图示的电动机箱体的内壁上的托架、电动机箱体的内壁。由此，励磁用定子400被固定于电动机箱体，而不与轴20一体旋转。

另外，也可以构成为利用螺钉等将励磁用定子400的旋转电机1的轴向上的一侧的面固定于电动机箱体的轴向的侧壁、设于该侧壁的托架。在这种情况下，不需要滚珠轴承25。

如图14所示，励磁用定子400设有在旋转电机1的轴向上突出的铁芯部401，该铁芯部401与转子铁芯210的外侧面211B相对。在励磁用定子400的周向上按规定间隔配置有24个铁芯部401。

在此，如后述那样，除了由感应线圈I产生的感应电流以外还将由励磁线圈Fi产生的感应电流作为励磁电流提供给励磁线圈Ff。因此，为了使励磁线圈Ff中流通的励磁电流最大，需要使由感应线圈I产生的感应电流与由励磁线圈Fi产生的感应电流的相位一致。

为了使由感应线圈I产生的感应电流与由励磁线圈Fi产生的感应电流的相位一致，只要使从励磁用定子400与励磁线圈Fi发生交链的磁通的周期与使感应线圈I产生感应电流的3次时间谐波的磁通的周期相同即可。3次时间谐波的磁通的周期是定子100的旋转磁场的周期的三分之一。

因此，要使从励磁用定子400与励磁线圈Fi发生交链的磁通的周期与3次时间谐波的磁通的周期相同，只要使铁芯部401的数量为转子200的极数P(8)的3倍的24个即可。

这样，在本实施方式中，使铁芯部401的数量为转子200的极数P(8)的3倍的24个是为了使由感应线圈I产生的感应电流与由励磁线圈Fi产生的感应电流的相位一致。由此，能使励磁线圈Ff中流通的励磁电流为最大。

在该铁芯部401上，沿着铁芯部401的周面卷绕有产生磁场的直流线圈402。直流线圈402包括用绝缘材料将截面形状为长方形的铜线包覆而成的平角线，以扁立绕法卷绕于铁芯部401。此外，直流线圈402不限于平角线，也可以是圆线。

从未图示的电源对直流线圈402施加直流电。由此，直流线圈402由于被施加直流电而产生与折回到转子铁芯210的外侧面211B的励磁线圈Fi交链的磁场。

(整流电路)

在此，在转子200中设有未图示的二极管作为整流元件，该二极管与感应线圈I及励磁线圈F被连线而构成整流电路。在该整流电路中，由感应线圈I产生的交流的感应电流被二极管整流，整流后的直流的电流作为励磁电流提供给励磁线圈F。励磁线圈F被接通励磁电流从而产生磁场。

另外，在本实施方式中，在励磁线圈Ff与励磁线圈Fi之间连线有未图示的二极管电桥等整流电路。因此，通过由励磁用定子400产生的磁通的交链而在励磁线圈Fi中产生的交流的感应电流被未图示的二极管电桥等整流电路整流，整流后的直流电流作为励磁电流提供给励磁线圈Ff。由此，除了由感应线圈I产生的感应电流以外，还将由励磁线圈Fi产生的感应电流提供给励磁线圈Ff。

因此，即使在旋转电机1的低旋转区域中，由转子200产生的磁场也不会变小，因而在定子100与转子200之间的转矩发生面产生的旋转转矩不会减少。与不具备励磁用定子400的旋转电机相比，本实施方式的旋转电机1能使低旋转区域中的转矩密度提高。

在这样绕成α卷的感应线圈I和励磁线圈F中，绕组Iw、Fw的线头和线尾配置在感应线圈I和励磁线圈F的外部。因此，在感应线圈I和励磁线圈F中，能将全部绕组Iw、Fw的线头和线尾配置在转子200的外周部。

另外，能将感应线圈I和励磁线圈F的全部绕组Iw，Fw的线头和线尾配置在转子200的外周侧或者配置为从外周侧向轴向的另一侧引出，因此能使用配置在转子200的外周侧或者轴向的另一侧的未图示的连线基板等连线部件在同一平面上进行连线。

另外，将感应线圈I和励磁线圈F以α卷的方式卷绕于转子齿230，由此，感应线圈I和励磁线圈F的热传导率变均匀，转子200的散热性提高。

另外，使包括平角线的绕组Iw、Fw的短边与磁通的产生方向垂直地形成感应线圈I和励磁线圈F，由此能减少感应线圈I和励磁线圈F中的涡流的发生。

(励磁能量)

旋转电机1具备12个定子齿130和8个转子齿230。因此，定子100的槽数S(12)与转子200的磁极数P(8)的构成比S/P为3/2。

另外，在本实施方式的旋转电机1中，以环向卷绕的方式形成的电枢线圈140被集中卷绕，因此在基本频率的磁通中叠加有约50％的作为漏磁通的静止坐标系下空间上的2次空间谐波。

因此，通过使构成比S/P为3/2，转子200与旋转坐标系下时间上的3次时间谐波交链。在旋转坐标系下产生的3次时间谐波的频率相对于转子200的旋转速度不同步。

因此，通过在转子200的作为凸极的转子齿230上卷绕感应线圈I，使感应线圈I与3次时间谐波交链而产生感应电流，将对该感应电流进行整流后的直流电流用作励磁电流从而使励磁线圈F发生励磁，能使转子200发挥作为电磁铁的功能。

在此，旋转坐标系下的4次、5次等高次时间谐波磁通只不过是仅在转子铁芯210的表面附近振动的波形，因此无法使感应线圈I高效地产生感应电流。而如3次时间谐波这样的低次空间谐波是频率较低的磁通，因此能深入转子铁芯210的内部进行交链。

在本实施方式中，将基本频率的磁通中叠加的空间谐波成分中的3次时间谐波作为回收对象，该3次时间谐波与输入到电枢线圈140的基本频率、2次时间谐波相比，频率较高并以较短周期进行脉动。

因此，能高效地回收空间谐波成分的损失能量，能使与感应线圈I交链的磁通的时间变化变大，使感应电流变为大电流，能得到大的旋转转矩。

对如以上说明的本实施方式的旋转电机1的作用效果进行说明。在本实施方式的旋转电机1中，定子100具有：环状的定子铁芯110，其具有在周向上按规定间隔配置的定子齿130；以及电枢线圈140，其环向卷绕于该环状的定子铁芯110的相邻的定子齿130之间。

另外，转子200具有转子铁芯210，转子铁芯210具有：第1转子齿231和第2转子齿232，其在定子铁芯110的轴向的两面侧与定子齿130相对；以及第3转子齿233，其在定子铁芯110的径向的内面侧与定子齿130相对。

而且，转子200具有：感应线圈I，其卷绕于转子齿230，通过由定子100侧产生的磁通的交链而引起感应电流；以及励磁线圈F，其卷绕于转子齿230，通过感应电流的通电而产生磁场。

根据本实施方式，能通过由定子100侧产生的磁通的交链而使感应线圈I产生感应电流，能将对该感应电流进行整流后的直流电流用作励磁电流而使励磁线圈F发生励磁，因此能使转子200发挥作为电磁铁的功能，得到转子200的旋转转矩。

因此，不使用永久磁铁就能得到转子200的旋转转矩，因此能防止由于使用作为永久磁铁的稀土类磁铁而导致材料成本增加或者资源供给不稳定。由此，能提供在成本方面和资源供给方面良好的旋转电机1。

另外，根据本实施方式，由定子100侧产生的磁通在第1转子齿231、第2转子齿232和第3转子齿233这3面与转子齿230交链，因此能使转矩产生面增大，能提高转矩密度。

而且，根据本实施方式，将基本频率的磁通中叠加的空间谐波成分中的3次时间谐波作为回收对象，由此能使由定子100产生的谐波有效地与转子齿230交链，能得到更多的励磁能量。

另外，在本实施方式的旋转电机1中，感应线圈I和励磁线圈F分层地卷绕于同一转子齿230，感应线圈I配置在转子齿230上的比励磁线圈F靠定子100侧的位置。

根据本实施方式，感应线圈I配置在比励磁线圈F靠定子100侧的位置，因此能使更多的谐波与感应线圈I交链，能使感应线圈I产生大的电流。另外，将感应线圈I和励磁线圈F分层卷绕于同一转子齿230，由此能使感应线圈I和励磁线圈F紧密接触，能提高感应线圈I和励磁线圈F的填充系数。

另外，在本实施方式的旋转电机1中，转子铁芯210被分割为轴向上的一侧的第1转子铁芯210A和轴向上的另一侧的第2转子铁芯210B。

根据本实施方式，能通过以在轴向上夹着定子铁芯110的方式将第1转子铁芯210A和第2转子铁芯210B紧固来组装旋转电机1。因此，能容易地将定子100组装到转子200，使旋转电机1的组装变得容易。

另外，在本实施方式的旋转电机1中，转子铁芯210形成为在圆筒部213的轴向的两端分别一体地形成有圆盘部211、212的线轴型的形状。由此，转子铁芯210的圆盘部211和圆盘部212通过圆筒部213成为一体。因此，会确保嵌入到圆筒部213的嵌入孔213A的轴20和转子铁芯210的同心。

另外，在本实施方式的旋转电机1中，转子铁芯210在定子铁芯110的轴向上面对定子铁芯110的面的相反侧具有一对外侧面211B、212B。

另外，励磁线圈F折回到转子铁芯210的外侧面211B侧。另外，在转子铁芯210的外侧面211B设有用于卷绕折回到外侧面211B侧的励磁线圈Fi的励磁用转子齿241。

而且，在本实施方式的旋转电机1的轴向的一侧配置有励磁用定子400，励磁用定子400面对折回到转子铁芯210的外侧面211B侧的励磁线圈Fi，产生与励磁线圈Fi交链的磁场。

根据本实施方式，能利用励磁用定子400在励磁线圈Fi中引起感应电流。因此，除了由感应线圈I产生的感应电流以外，还能将励磁线圈Fi中引起的感应电流提供给励磁线圈Ff。由此，能使励磁线圈F的励磁电流变大。

因此，与不具备励磁用定子400的旋转电机相比，本实施方式的旋转电机1在低旋转区域中也能使转子200的磁动势增大。由此，本实施方式的旋转电机1在低旋转区域中也不会使在定子100与转子200之间的转矩发生面产生的旋转转矩减少。其结果是，与不具备励磁用定子400的旋转电机相比，本实施方式的旋转电机1能使低旋转区域中的转矩密度提高。

(变形例)

在本实施方式中，作为励磁用定子400，说明了利用直流线圈402产生磁场的例子，但是不限于此，作为励磁用定子400，也可以采用利用永久磁石来产生磁场的结构。

本实施方式的分割磁轭121和上述变形例的分割磁轭321也可以利用强磁性体的微小粉末压缩固化而成的压粉磁心来成型。压粉磁心是将微小粉末压缩固化而成型的，因此成型构件的尺寸越大，就需要使用越大型的冲压机，另外，其成型也越困难。而本实施方式的分割磁轭121和上述变形例的分割磁轭321与非分割结构的定子磁轭相比尺寸较小。因此，不使用大型的冲压机就能利用压粉磁心容易地将分割磁轭121和分割磁轭321成型。由此，能提高定子磁轭的生产性。

此外，电枢线圈140、感应线圈I和励磁线圈F的绕组不限于铜线，例如也可以采用铝导体、高频电流用绞合线的利兹线。

另外，旋转电机1也可以构成为除了励磁线圈F以外还将永久磁铁配置于转子200的混合动力励磁型(混合动力型)，在这种情况下，能使永久磁铁和作为电磁铁发挥功能的励磁线圈F有效地配合来产生转矩。

因此，能抑制会引起成本上升的稀土类磁铁的使用量，不用大型化也能得到同等的输出。

而且，整流元件不限于二极管，也可以采用其它开关元件等半导体元件。整流元件不限于收纳于二极管箱体内的类型，也可以安装于转子200的内部。

另外，旋转电机1不限于车载用，例如也能适合用作风力发电用的发电机、工作机械用的电动机。

虽然公开了本发明的实施方式，但是显然本领域技术人员能不脱离本发明的范围地施加变更。希望将所有这种修正和等价物包含于权利要求。